Frustule

Définition

Un frustule est une structure siliceuse bivalve renfermant la cellule des diatomées, la partie siliceuse d'une paroi cellulaire de diatomées. Le frustule est une coque protectrice siliceuse des Bacillariophycées (anciennes Diatomées), formée de deux valves : la valve supérieure (épivalve ou épithèque) et la valve inférieure (hypovalve ou hypothèque).

Différentes frustules :

Principales structures morphologiques chez les diatomées centriques, avec des frustuules en D et G. Un frustule est la partie siliceuse d'une paroi cellulaire de diatomée.

Explications

Un frustule se compose de deux moitiés, chacune appelée thèque. Une thèque se compose d'une valve et, dans la plupart des taxons, de son cingulum associé. La plus grande épithèque chevauche, avec un système connectif, la plus petite hypothèque semblable au chevauchement des moitiés d'une boîte à pilules ou d'une boîte de Pétri.

En latin, frustulus signifie un petit morceau. Voir aussi la vue valvaire et la vue connective.

Développement

Des frustules de diatomées centriques se développent dans une vésicule de dépôt de silice, apparemment dérivée des corps de Golgi, semblable à d'autres diatomées. Il existe de nombreuses variations dans les détails du développement des valves dans différents groupes. Cependant, le développement des vésicules de dépôt de silice et la silicification subséquente procèdent toujours d'un point central. Dans la plupart des diatomées d'eau douce, la silicification semble provenir d'une couche siliceuse basale, bien que cela n'ait pas été vérifié dans de nombreux taxons. La plupart des diatomées centrées qui ont été étudiées à fond ont au moins un processus labié. La fonction ou les fonctions de cette caractéristique morphologique apparemment quasi universelle ne sont pas connues avec certitude, bien qu'elle puisse servir de point d'ancrage pour la morphogenèse valvulaire et puisse éventuellement être impliquée dans la "récupération" des structures organiques laissées à l'extérieur des valves nouvellement formées.

Le fragment de tissus qui s'individualise et se sépare du reste de la colonie est défini comme un frustule. Lorsqu'il est emporté dans la masse d'eau, le frustule est capable de se fixer et de générer un polype primaire puis une colonie, lorsqu'il rencontre des conditions de vie et un substrat favorables.

La construction de nouveaux éléments de paroi cellulaire en silice se déroule dans des vésicules de dépôt de silice (SDV) près de la membrane plasmique. L'acide silicique dissous est activement extrait de l'eau et concentré dans le cytoplasme bien au-dessus du niveau auquel la silice polymériserait normalement. La précipitation dans le cytoplasme est évitée car les protéines de transport de l'acide silicique se lient à la silice et la guident à travers le cytoplasme dans le SDV. D'autres classes de peptides, dont les silaffines, les silacidines et les polyamines à longue chaîne, sont produites dans le réticulum endoplasmique, transportées dans des vésicules vers l'appareil de Golgi où elles sont modifiées et activées, puis transportées dans le SDV où elles forment une matrice sur laquelle le super -la silice saturée précipite sous une forme amorphe.

Au cours de la division cellulaire végétative, de nouvelles thèques sont déposées de manière à ce que la cellule soit entièrement recouverte d'éléments de paroi cellulaire en silice tout au long de la phase de division. Les thèques nouvellement formées doivent donc être formées dans les limites des thèques existantes. La cellule fille héritant de l'épithèque parentale (la plus grande moitié du frustule) forme une nouvelle hypothèque de la même taille que celle de la cellule parentale et donc cette cellule fille est de la même taille que le parent.

En revanche, la cellule fille héritant de l'hypothèque parentale (la plus petite moitié du frustule) l'utilise comme une épithèque au sein de laquelle une nouvelle hypothèque se forme; par conséquent, cette cellule fille est légèrement plus petite que sa mère. Par conséquent, le diamètre moyen des cellules diminue avec la division mitotique en cours. La seule échappatoire à cette miniaturisation continue est la reproduction sexuée.

Les nouveaux éléments frustules de la cellule végétative résultante sont formés dans les limites de la paroi de l'auxospore et une fois que cela est terminé, la cellule émerge de l'auxospore.

Composition

Le frustule de diatomée est composé de deux thèques qui se chevauchent (la plus grande appelée épithèque et la plus petite l'hypothèque), chacune étant constituée d'une valve et d'une série de bandes de ceinture (bande valvaire et bande connective). Ces éléments frustules contiennent des rangées de pores, appelées interstries, avec des nervures entre elles, appelées stries. Les pores dans les interstries forment les principaux conduits pour l'absorption des nutriments et l'exsudation des métabolites. Les bandes de ceinture sont relativement simples sur le plan architectural et consistent toujours en une seule couche, tandis que les valves sont plus élaborées, avec une zone plate, appelée face de valve, et un rebord, appelé manteau.

Les valves sont soit composées d'une seule couche, soit de deux couches. Dans ce dernier cas, la couche interne a des pores plus gros et les deux couches sont reliées par des parois transversales perpendiculaires selon un motif rectangulaire ou en nid d'abeille, donnant lieu à des valves à chambre.

Caractéristique des diatomées

La principale caractéristique qui sépare les diatomées de la plupart des autres groupes physiologiques d'algues est peut-être leur besoin absolu de silicium pour la division cellulaire et la formation de frustules.

Il s'agit d'une exigence particulièrement stricte pour les espèces euplanctoniques car elles passent la majeure partie de leur temps à l'écart des sources concentrées de silicium, telles que les sédiments de fond. Dans les lacs avec de longs temps de séjour, le silicium peut être appauvri par la croissance des diatomées et l'enfoncement ultérieur des frustules dans les sédiments, ce qui donne un avantage sélectif aux groupes d'algues qui n'ont pas besoin de silicium pour leur croissance.

La limitation en silicium affecte également profondément la succession saisonnière des espèces de diatomées, favorisant celles qui poussent pendant la circulation de la saison froide dans les lacs tempérés et boréaux et réduisant ou éliminant celles adaptées à la croissance estivale dans l'épilimnion ou le maximum sous-thermocline. Parce que le silicium est si souvent le nutriment limitant la croissance des diatomées du plancton, de nombreuses espèces de plancton ont adapté une plasticité morphologique remarquable. Certaines espèces produisent des frustules grossièrement sur-silicifiés lorsque le silicium est disponible en abondance et une structure de paroi considérablement réduite lorsque ce nutriment devient limitant.

En général, les espèces capables de survivre dans des habitats naturellement ou artificiellement eutrophes présentent un degré élevé de plasticité morphologique. Ceux qui poussent dans les habitats oligotrophes sont généralement moins plastiques morphologiquement et plus fortement silicifiés.

Hypovalve

L'hypovalve est la partie inférieure du frustule d'une diatomée. Si on compare ce frustule à une boîte et son couvercle, l'hypovalve est la boîte. La partie inférieure d'une diatomée est constituée de l'hypovalve et de l'hypocingulum. La partie supérieure est appelée l'épivalve.

L'épivalve et l'hypovalve du frustule de diatomée :

Schéma éclaté du frustule de Coscinodiscus granii de côté montrant ses parties indivisibles : deux valves et deux gaines (bandes). Chez cette espèce, chaque bande de ceinture est associée à une valve plus grande (épivalve) et une valve plus petite (hypovalve). Les chloroplastes indiqués en couleur brune en raison de leurs caractéristiques uniques d'absorption de la lumière sont dans les cellules vivantes des éléments d'un système optique complexe.

Le revêtement siliceux d'une cellule de diatomée, composé de deux valves, une épivalve (en haut) et une hypovalve (en bas) et leurs éléments cingulum associés. Hypovalve et épivalve forment la moitié inférieure ou postérieure de la thèque d'un protiste thécate tel qu'une diatomée ou un dinoflagellé.

La signification d'hypovalve est la moitié inférieure de la coquille d'un dinoflagellé, quand l'épivalve est la moitié supérieure.

Épivalve

L'épivalve est la partie supérieure du frustule d'une diatomée. Si on compare ce frustule à une boîte avec son couvercle, l'épivalve est le couvercle. Elle correspond à la valve apicale (supérieure) d'une diatomée. Elle complète l'hypovalve pour former une valve.

La signification d'épivalve est la moitié apicale (valve supérieure) de la coquille de certains dinoflagellés (diatomées).

Le frustule de diatomée est souvent assimilé à un pilulier ou à un plat de gélose avec une épivalve (ou épithèque, partie supérieure] et une hypovalve (hypothèque, partie inférieure). La lèvre verticale ou le bord de l'épithèque s'appelle l'épicingulum, et l'épicingulum s'adapte sur (recouvre légèrement) l'hypocingulum de l'hypothèque.

Généralement, l'épivalve est la plus grande des deux valves qui se chevauchent chez les diatomées.

En rapport avec "frustule"

• diatomée

  

  Une diatomée est une algue unicellulaire phytoplanctonique du groupe des chromistes autotrophes Bacillariophyta.

• épithèque

  

  En biologie, une épithèque est la partie externe d'une thèque. L'épithèque qualifie le revêtement externe de la thèque, une couche calcaire externe...

• siliceux

  

  Est siliceux ce qui est formé de silice ou composé ou contenant du dioxyde de silicium.

• terre de diatomée

  

  La terre de diatomée, une variété de diatomite servant de pesticide naturel non toxique, est connue sous l'appellation de célite ou kieselguhr.